7.9.5 Regulace osvětlovacích soustav veřejného osvětlení
Ing. Tomáš Maixner
V tomto textu se nebudu zaobírat technickými způsoby regulace. Smyslem tohoto pojednání je posouzení, zda se vlastně regulace vyplatí.
Kolik
První, co je třeba rozhodnou, na jakou úroveň lze soustavy veřejného osvětlení regulovat. Podle ustanovení normy ČSN CEN/TR 13201-1 to je možné jen tehdy, pokud je možné vlivem nějaké změny přetřídit komunikaci do nižší třídy osvětlení.
Změnit se může v podstatě jen několik parametrů.
Především je to hustota provozu. V normě je určující počet vozidel za den. Samozřejmě je to v podstatě nesmysl. Protože je prakticky vyloučeno, aby byl provoz v denních hodinách stejný jako v noci. Proto je, podle mého názoru, rozhodující hustota provozu ve večerních a nočních hodinách (přepočtená na 24 hodin).
Během noci může dojít i ke změně jasu okolí, který je také ukazatelem pro volbu úrovně osvětlení komunikace. V nočních hodinách může tento jas poklesnout. Zhasnou okna, osvětlení budov, uzavřou se obchody… Je možné snížit hladinu osvětlení, protože s klesajícím jasem okolí klesají také nároky na úroveň osvětlení. Pro někoho to zní překvapivě, ale vysvětlení je poměrně jednoduché. Oko adaptované na jasnější prostředí hůře rozliší detaily na temnějším podkladu. Proto musí být i vozovka jasnější. Ostatně, to je známé každému řidiči. Když potkává v noci auto, tak nevidí co je za úrovní světlometů protijedoucího. I když zde hraje určitou roli i omezení vidění oslněním, ale vysoký rozdíl jasů před a za vozidlem je rozhodující.
Roli hraje také intenzita cyklistického provozu, někdy i pěšího. Pokud jde o cyklisty, tak norma nedefinuje co je běžná nebo velká intenzita provozu. Lze předpokládat, že v „cyklistických” městech bude ve dne a večera velká a v nočních hodinách malá. V případě chodců lze předpokládat, že za večera bude jejich počet vyšší než v hluboké noci.
Příklad
Vedlejší ulice v obci s povolenou rychlostí 50 km/hod, hlavním uživatelem je motorová doprava a velmi pomalá vozidla. Chodci a cyklisté jsou dalšími povolenými uživateli. V závislosti na řadě dalších parametrů byla stanovena třída osvětlení ME4b. Pokud se sníží jas okolí nebo intenzita cyklistického provozu, pak je možné danou komunikaci přeřadit do třídy osvětlení ME5 (neplatí to vždy).
Pokud by byl provoz ve večerních (ranních) hodinách vyšší a během noci významně klesl, tak je možné snížit i stupeň osvětlení z ME4b na ME5. Pokud by nastaly oba případy (snížená intenzita provozu i snížení jasu), tak by bylo možné na dané komunikaci použít třídu osvětlení ME6.
To znamená, že je možné v daném případě snížit udržovanou hodnotu jasu z hodnoty nejméně 0,75 cd.m-2 na 0,5, případně 0,3 cd.m-2. Nelze se ztotožnit s poznámkou národní přílohy ČSN CEN/TR 13201-1, která připouští snížení hladiny osvětlení o 50, resp. 75%. To by bylo snížení na 0,38 cd.m-2 nebo dokonce jen 0,19 cd.m-2. To je již za hranicí bezpečnosti dopravy. Pokud ovšem…, ale o tom dále.
Kolik podruhé
Po příkladu se vracím k onomu kolik.
Je ještě jedna možnost, jak snížit úroveň osvětlení. Snížení rychlosti hlavního uživatele. Ponechám všechna kritéria předešlého příkladu beze změny. A omezí se rychlost na maximálně 30 km/hod. V závislosti na řadě dalších kritérií lze stanovit odpovídající třídu osvětlení. V běžných situacích bude možné komunikaci z příkladu převést do třídy osvětlení S4, za určitých okolností dokonce do třídy S5. V těchto třídách je předepsána udržovaná hodnota osvětlenosti 5, resp. 3 lx. Pro srovnání: Tomu odpovídá udržovaný jas přibližně 0,16 cd.m-2, resp. 0,1 cd.m-2 (pro průměrný součinitel jasu 0,1).
To jsou hodnoty, které jsem v předešlé kapitole označil za nebezpečné. A i nadále si za oním prohlášením stojím. Možné ponížení úrovně osvětlení z původních nejméně 0,75 cd.m-2 až na 0,1 cd.m-2 je podmíněno tím, že se omezí rychlost účastníků silničního provozu. To je možné například proměnlivými značkami, které by byly řízeny inteligentním ovládáním veřejného osvětlení. Ideální by v tomto případě bylo, kdyby se v obci na průtahu nacházelo několik semaforů s radarem a kamerou, které by zablokovaly řidiče jedoucí vyšší rychlostí.
Připomínám, že se v oboru pohybují nesolidní „experti”, kteří šmahem zařazují prakticky celá města do skupiny tříd osvětlení S. Není to možné! Ale o tom jindy.
Příkon úsporné soustavy
Vracím se k počáteční úvaze. V obci je příkon stávající soustavy PS a budou zde takové podmínky, že bude možné soustavu VO řídit na dvě minima. Tedy maximální příkon ve večerních a ranních hodinách, v mezidobí snížený příkon, někde uprostřed noci pak minimální.
Neregulovaná soustava by měla příkon PN a byla by v provozu TN hodin ročně. Regulovaná soustava by byla v provozu s plným příkonem po dobu TN1, se sníženým příkonem PR1 po dobu TR1 a konečně s minimálním příkonem PR2 po dobu TR2. Spotřeba QN neregulované soustavy bude QN = PN . TN.
QN = PN . TN (kWh) (1)
Spotřeba QR regulované soustavy pak
QR = PN . TN1 + PR1 . TR1 + PR1 . TR1 + PR2 . TR2 (kWh) (2)
Průměrný příkon PRE regulované (úsporné) soustavy bude
PRE = QR / TN (kWh) (3)
Pokud bude platit
PRE ≤ PS (kWh) (4)
tak bude nová soustava energeticky méně náročná, než soustava původní. To je často podmínka pro udělení dotace.
V případě, že bude použita regulace na konstantní světelný tok, tak se průměrný příkon ještě sníží. Dejme tomu, že to bude 0,85 násobek jmenovitého (maximálního) příkonu svítidla. To je dalších 15% vedoucích k dotacím. Pak se může ukázat, že se sice nevyplatí ekonomicky svítidlo s touto regulací, ale použije se, protože otevře cestu dotacím. Tomu se říká “ekonomické“ řešení a stát tomu tleská.
Úspory úsporné soustavy
Zbývá určit, zda se regulace opravdu vyplatí nejen jako cesta k získání dotace. To znamená, zda se investice do regulace vrátí v rozumném časovém horizontu.
Především musí veškeré náklady regulované soustavy být nižší než porovnávané (stávající) soustavy.
Náklady se skládají z řady položek. Jsou to zejména náklady na elektrickou energii. Pak náklady na údržbu osvětlovacích soustav. To jsou náklady na plánované opravy, čištění svítidel (i LED svítidla se musí čistit), výměnu světelných zdrojů (i LED se musí vyměňovat, nemají nekonečný život, kritický je život napájecího bloku), je nutné provádět revize elektročástí veřejného osvětlení, ale třeba i kontroly pevnosti nosných prvků, obnova nátěrů sloupů atd.
Obecně postihnout všechny vlivy by vydalo na knihu. V dalším textu tedy odhadnu tyto náklady jako procentní podíl p investičních nákladů CIN. neregulované, resp. CIR regulované soustavy. Provozní náklady neregulované soustavy budou CPN
CPN = p . CIN + QN . CE (Kč/rok) (5)
Obdobný vztah platí i pro provozní náklady regulované soustavy budou CPR
CPR = p . CIR + QR . CE (Kč/rok) (6)
kde CE je průměrná cena 1 kWh (Kč/kWh)
Doba návratnosti je dána vztahem
tN = ( CIR - CIN ) / ( CPN – CPR ) (rok) (7)
Za předpokladu, že se obě soustavy budou lišit jen v ceně regulace a provozní náklady budou shodné (byť regulace nějaké náklady mít bude), tak lze stanovit cenu regulace
C`IR = ( QR - QN ) . CE . tN (Kč) (8)
Příklad
Není nad příklad řešení. Zadání – stávající VO v obci má příkon 5 kW a samozřejmě nesplňuje normy. Aby se dosáhlo normových hodnot, tak projekt ukázal, že je třeba nainstalovat 8 kW, pro třídu osvětlení ME4b (0,75 cd.m-2).
Řešení tedy musí zajistit, aby průměrný příkon soustavy PRE (2,3) byl nižší než 5 kW (roční spotřeba 20 510 kWh/rok;…
